JP6915290B2 - 液体を吐出する装置 - Google Patents
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Description
本実施形態の液体を吐出する装置は、液体を吐出するノズルと、液体吐出面側、及びノズルの内壁面側の少なくとも一部に撥液膜を有するノズル板と、を備え、撥液膜は、含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂を含有し、液体の15msにおける動的表面張力Aと静的表面張力Bの関係が1.5≦A/B≦2であり、液体の15msにおける動的表面張力Aが25mN/m以上35mN/m以下である。
ノズル板は、ノズル基材と、ノズル基材上の撥液膜とを有し、ノズル基材と、撥液膜との間にシランカップリング剤層を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の層を有する。
ノズル基材には、ノズル孔が設けられており、ノズル孔の数、形状、大きさ、材質、構造などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。以下、ノズル基材において、対向する2面を連通するノズル孔が設けられる場合について説明する。これらの対向する2面のうち、使用時にそのノズル孔から液体が吐出される側の一方の面を液体吐出面と言い、液体吐出面とは反対側の他方の面を液室接合面と言う。
ノズル孔としては、その数、配列、間隔、開口形状、開口の大きさ、開口の断面形状などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ノズル孔の配列としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、複数のノズル孔が、ノズル基材の長さ方向に沿って等間隔に並んで配列されている態様などが挙げられる。ノズル孔の配列は、吐出する液体の種類に応じて適宜選定することができるが、1列乃至複数列が好ましく、1列乃至4列がより好ましい。1列当たりのノズル孔の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、10個以上10,000個以下が好ましく、50個以上500個以下がより好ましい。隣接するノズル孔の中心間の最短距離である間隔(ピッチ)Pとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、21μm以上169μm以下が好ましい。ノズル孔の開口形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、円形、楕円形、四角形などが挙げられる。これらの中でも、インクの液滴を吐出する点から、円形が好ましい。
撥液膜は、含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂を含有する膜である。撥液膜が、含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むことにより、表面自由エネルギーが非常に小さくなり、本実施形態で用いる表面張力の低いインクであっても濡れ難い状態を維持できるので好ましい。
含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を有する重合体としては、ヘテロ環状構造を有する含フッ素重合体のうち特に非晶質な重合体を用いることが好ましい。非晶質な重合体は、膜強度、基材への密着性、膜の均一性等が優れているため本実施形態の効果をより一層発揮することができる。
ただし、一般式(iii)中、R4、R5、及びR6は、それぞれ水素原子、フッ素原子、塩素原子、又はRf4を示す。ただし、Rf4はフッ素含有アルキル基である。Xは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、Rf5、又はRf6を示す。ただし、Rf5は酸、エステル、アルコール、アミン、アミド等の官能基を末端に有する含フッ素有機置換基であり、Rf6は含フッ素アルキル基、又は含フッ素エーテル基である。
ノズル基材と撥液層との間には、シランカップリング剤を含有するシランカップリング剤層を有することが好ましい。シランカップリング剤としては、アミノ基を有するカップリング剤が好ましく、特に、3−アミノプロピルトリエトキシシランが好ましい。具体的には、KBE−903(信越化学工業株式会社製)、A1100(モメンティブパフォーマンスマテリアル社製)などが挙げられる。シランカップリング剤層の形成は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディッピング法、スピンコート法、スプレー法などが挙げられる。
乾燥性に優れた表面張力の低い液体は、ノズル孔中でのメニスカスを形成する力が弱く、ノズル孔の汚れ等によりメニスカスが破壊されやすいため、ノズルで吐出させようとした場合に噴射曲がりを起こすことがある。ノズル内壁に撥液膜材料を有する場合、ノズル孔中で液体はぬれ広がりにくく、メニスカスをよく保つことができる。メニスカスが安定することで、液体の吐出曲りが生じにくくなり、吐出安定性が向上する。
吐出される液体が、水、色材、及び有機溶剤を含有するインクである場合について、以下に説明する。ただし、液体はその他の添加物を含んでいてもよい。
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
インクにおける水の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%〜60質量%がより好ましい。
色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。
顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、混晶を使用してもよい。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンダ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
無機顔料として、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性のよいものが好ましく用いられる。その他、樹脂中空粒子、無機中空粒子の使用も可能である。
顔料の具体例として、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、または銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー 9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック 1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした自己分散顔料等が使用できる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能なものを用いることができる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を使用することが可能である。
竹本油脂株式会社製RT−100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
前記分散剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
インク中に含有する樹脂の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いてもよい。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。前記樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
インクには、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えても良い。
前記界面活性剤としては、ポリエーテル変性シロキサン化合物を含むことが好ましい。前記ポリエーテル変性シロキサン化合物を界面活性剤として用いることにより、インク吐出ヘッドのノズル板の撥液膜に濡れ難いインクとなり、インクのノズル付着による吐出不良を防ぎ、吐出安定性が向上する。
ただし、一般式(III)中、mは、0〜23の整数を示し、nは、1〜10の整数を示す。aは、1〜23の整数を示し、bは、0〜23の整数を示す。Rは、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
具体的には、(A)ポリエーテルと、(B)オルガノハイドロジェンシロキサンとを、ヒドロシリル化反応させることにより合成することができる。
(A)成分のポリエーテルは、−(CnH2nO)−(式中、nは2〜4である。)によって表されるポリオキシアルキレンコポリマーを示す。
前記ポリオキシアルキレンコポリマー単位は、好ましくは、オキシエチレン単位−(C2H4O)−、オキシプロピレン単位−(C3H6O)−、オキシブチレン単位−(C4H8O)−、又はそれらの混合単位を含むことができる。オキシアルキレン単位は、どのようなやり方で配置されていてもよく、ブロック又はランダムコポリマー構造のいずれかを形成できるが、好ましくはランダムコポリマー基を形成する。より好ましくはポリオキシアルキレンは、オキシエチレン単位(C2H4O)及びオキシプロピレン単位(C3H6O)の両方をランダムコポリマー中に含む。
オルガノポリシロキサンの(R3SiO0.5)、(R2SiO)、(RSiO1.5)のRがメチル基である場合は、前記シロキシ単位は、それぞれM、D、及びT単位として示され、一方、(SiO2)シロキシ単位はQ単位として示される。
オルガノハイドロジェンシロキサンは類似した構造をもっているが、シロキシ単位上に存在する少なくとも1つのSiHを有する。
オルガノハイドロジェンシロキサン中のメチル系シロキシ単位は、「MH」シロキシ単位(R2HSiO0.5)、「DH」シロキシ単位(RHSiO)、「TH」シロキシ単位(HSiO1.5)を含むものとして表すことができる。
オルガノハイドロジェンシロキサンは、少なくとも1つのシロキシ単位がSiHを含むことを条件として、任意の数のM、MH、D、DH、T、TH、又はQシロキシ単位を含むことができる。
ヒドロシリル化触媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、もしくはイリジウム金属、又はそれらの有機金属化合物、あるいはそれらの組み合わせなどが挙げられる。
ヒドロシリル化触媒の含有量は、(A)成分及び前記(B)成分の重量を基準にして、0.1ppm以上1,000ppm以下が好ましく、1ppm以上100ppm以下がより好ましい。
溶媒としては、例えば、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、又はn−プロパノール)、ケトン(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、又はメチルイソブチルケトン);芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン、トルエン、又はキシレン);脂肪族炭化水素(例えば、ヘプタン、ヘキサン、又はオクタン);グリコールエーテル(例えば、プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、プロピレングリコールn−プロピルエーテル、又はエチレングリコールn−ブチルエーテル)、ハロゲン化炭化水素(例えば、ジクロロメタン、1,1,1−トリクロロエタン、又はメチレンクロライド、クロロホルム)、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、揮発油、ミネラルスピリット、又はナフサなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ヒドロシリル化反応は、特に制限はなく、公知の任意のバッチ法、半連続法、又は連続法において行うことができ、例えば、プラグフロー反応器を用いた連続法で行うことができる。
これらの中でも、TEGO Wet 270(エボニック社製)、シルフェイスSAG503A(日信化学工業株式会社製)が好ましい。
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
記録に用いる記録媒体としては、特に限定されないが、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙等が挙げられる。
本発明のインク記録物は、記録媒体上に、本発明のインクを用いて形成された画像を有してなる。インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法により記録して記録物とすることができる。
本実施形態の液体を吐出する装置は、ノズル板を有し、更に必要に応じてその他の部材を有する液体吐出ヘッドを備えている。
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加圧室、刺激発生手段などが挙げられる。
加圧室は、ノズル板に設けられた複数のノズル孔に個別に対応して配置され、ノズル孔と連通する複数の個別流路であり、インク流路、加圧液室、圧力室、吐出室、液室などと称することもある。
刺激発生手段は、インクに印加する刺激を発生する手段である。
刺激発生手段における刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱(温度)、圧力、振動、光などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、熱、圧力が好適に挙げられる。
刺激発生手段としては、例えば、加熱装置、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライトなどが挙げられる。刺激発生手段としては、具体的には、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどが挙げられる。
刺激が「圧力」の場合、例えば、前記インク吐出ヘッド内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が撓む。それにより、圧力室の容積が収縮して、インク吐出ヘッドの前記ノズル孔からインクを液滴として吐出させる方法などが挙げられる。
これらの中でも、ピエゾ素子に電圧を印加してインクを飛翔させるピエゾ方式が好ましい。
<ノズル板の作製>
−ノズル基材の作製−
長さ30mm、幅15mm、厚み0.05mmのSUS316Lからなる金属製平板状部材に対し、液体吐出面の反対側からパンチによって孔開け加工を行った。孔開け加工に用いたパンチは、円筒状の先端部分を長さ10μm、直径20μmとした。なお、液体吐出面側に生じたバリは研磨により除去した。これにより、図2に示す液体吐出面側の円筒状部分21aの直径が20μm、液体吐出面の反対側の面の円錐台形状部分21bの開口の直径が40μm、円筒状部分21aの高さが10μmのノズル孔21を384個形成したノズル基材20を得た。
ノズル基材20の液体吐出面側に、テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマー(テフロン(登録商標)AF2400、デュポン社製)を、1.5×10−3Pa〜8.0×10−3Paの高真空下で、350℃〜420℃に加熱し、蒸着膜の平均厚みが蒸着源に対向した部分で1μm〜3μm程度になるまで真空蒸着した。得られた蒸着膜は、フッ素樹脂のガラス転移点(Tg)以上の温度(320℃)で5〜60分間ベークすることにより、緻密で表面が平滑な撥液膜40となるフッ素樹脂膜を形成した。撥液膜の液体吐出面として利用する面側表面の平均膜厚は、2.0μmであった。なお、平均膜厚は、断面SEM観察(日本電子株式会社製、JSM−7001F)により測定した。得られたノズル板は、図2に示すように、ノズルの外周部分において、ノズルのエッジ側に向かって膜厚が薄くなる方向に傾斜している斜面領域を有しており、ノズル基材20のノズル孔21の内壁面にも撥液膜40を形成していた。ここで、ノズル11の内壁面(ノズル基材20のノズル孔21の壁面に相当する。)の撥液膜40bの膜厚t2は、撥液膜40aの領域42の膜厚t1の1/10以下(t2/t1≦0.1)であった。
−顔料分散体の調整−
−シアン顔料分散液の調製−
シアン顔料としてC.I.ピグメントブルー15:3を低温プラズマ処理しカルボン酸基を導入したイエロー顔料を作製した。これをイオン交換水に分散したものを限外濾過膜により脱塩濃縮して、顔料濃度15質量%の調製例1のシアン顔料分散液を得た。
表2−1の配合となるように、調製例1のシアン顔料分散液に各材料を撹拌装置に添加し、攪拌後1.0μのポリプロピレンフィルターで濾過を行い、実施例1で用いるインクを調製した。なお、表2−1、及び表2−2における配合量の数値は「質量%」である。
<ノズル板の作製>
実施例1で用いるノズル板の撥液膜材料、製造方法、及びベーク温度を表1のとおり変更して実施例2で用いるノズル板を作製した。実施例3〜15では、実施例1で用いるノズル板と同じノズル板を用いた。実施例2で用いるノズル板について、実施例1と同様に、ノズル内壁面の撥液膜の有無、斜面領域の有無を確認し、t2/t1を測定した。
実施例1で利用するインクの組成を、表2−1、又は表2−2に示す組成に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜15で用いるインクを調整した。実施例2〜15で用いるインクには、実施例1、又は他の実施例で用いるインクと同じものも含まれている。
<ノズル板の作製>
テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマー(テフロン(登録商標)AF2400、デュポン社製)2質量部、及びフッ素系溶剤(FC−75、住友3M株式会社製)98質量部を混合溶解し、樹脂溶液を作製した。予め、超音波で洗浄した長さ30mm、幅15mm、厚み0.05mmのポリイミドフィルム(ユーピレックス(登録商標)S、宇部興産株式会社製)の表面に対し、上記樹脂溶液をスピンコート法により、1st・5,000rpm/5秒間、2nd・1,500rpm/20秒間の条件で塗布し、30分間自然乾燥後、320℃でベークすることにより、撥液膜を形成した。ポリイミドフィルムの裏面から、KrFエキシマレーザーにより、液体吐出側の面側の円筒状部分21aの直径が20μmノズル孔を384個形成したノズル板を作製した。
表2−1のとおり、実施例1と同じインクを用いた。
<ノズル板の作製>
含フッ素アクリレートエステル重合体溶液(オプツールDSX原液、ダイキン工業株式会社製)をロータリーポンプにより10−1Paまで減圧し、その状態で室温(25℃)から徐々に約450℃まで昇温させることで、蒸着膜の厚みが蒸着源に対向した部分で20nm程度になるまでSiO2膜が成膜されたノズル基材20に対して蒸着し、蒸着膜を形成した。得られた蒸着膜を、70℃で10分間ベークすることにより、緻密で表面が平滑な撥液膜となるフッ素樹脂膜を形成し、ノズル板を作製した。得られたノズル板について、実施例1と同様に、ノズル内壁面の撥液膜の有無、斜面領域の有無を確認し、t2/t1を測定した。
実施例1と同じインクを用いた。
<ノズル板の作製>
実施例1と同じノズル板を用いた。
実施例1のインク組成を、表2−1に示す組成に変更した以外は実施例1と同様にして、比較例2〜7で用いるインクを調製した。
*×:ノズルの内壁面側の撥液膜の膜厚t2が、液体吐出面側の撥液膜の領域の膜厚t1の1/10を超えている。
*AF2400:テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマー(テフロン(登録商標)AF2400、デュポン社製)
*AF1600:テトラフルオロエチレンパーフルオロジオキソールコポリマー(商品名、テフロン(登録商標)AF2400、AF1600、デュポン社製)
*オプツールDSX:含フッ素アクリレートエステル重合体溶液、ダイキン工業株式会社製
*TEGO WET270:Evonik Industries社製
*サーフィノール465:信越化学工業株式会社
各実施例、又は比較例で用いるインクの動的表面張力を、ポータブル表面張力計(英弘精機株式会社製、SITA DynoTester)により、温度:25℃、bublelifetime:15msecの条件で測定した。
各インクの静的表面張力は、表面張力計(協和界面株式会社製、DY300)を用いて、温度:25℃の条件で測定した。
動的表面張力の測定結果、静的表面張力の測定結果、及び動的表面張力の測定結果を静的表面張力の測定結果で除したものを表3に示す。なお、表3中、動的表面張力の測定結果、及び静的表面張力の測定結果の単位は「mN/m」である。
GXe5500を用いて、リコービジネスコートグロス100に光沢紙−きれいモード、色補正なしを選択肢、シアンベタ画像を印字し、濃度ムラ(ビーディング)の目視判定を行った。Bランク以上であれば、装置を好適に実用できる。
A:全くなし。
B:30cm離れたところから濃度ムラが確認できる。
C:1m離れたところからでも濃度ムラが確認できる。
D:1.5m以上離れたところからでも濃度ムラが確認できる。
各実施例、及び比較例のインクジェットプリンタ(株式会社リコー製、IPSiO GXe5500)を用いて、3万回のクリーニングを実施した後の状態(耐久試験後)で、それぞれノズルチェックパターンを印刷し、印刷されたノズルチェックパターンを目視観察して噴射曲がりの有無から、下記基準にしたがって、吐出安定性を評価した。Bランク以上であれば、装置を好適に実用できる。
A:初期状態と同等の良好な吐出安定性を有している
B:吐出異常が10ch以下
C:吐出異常が100ch以下
D:吐出異常が150ch以下
E−550L(東機産業株式会社製:コーン1°34’×R24)を用いて、保存前の粘度と、密封した容器中で70℃14日間保存した後に測定した粘度から保存安定度を次式に従って求め、以下の基準に基づいて評価した。Aランクであれば、装置を好適に実用できる。
A:100±5%以内
B:100±5%超え〜±10%未満
C:100±10%以上
11 ノズル
20 ノズル基材
21 ノズル孔
30 中間層
40 撥液膜
2 流路板
3 振動板部材
6 個別液室
10 共通液室
12 圧電部材
16 フレーム部材
403 キャリッジ
404 液体吐出ヘッド
440 液体吐出ユニット
Claims (9)
- 液体を吐出するノズルと、
液体吐出面側、及び前記ノズルの内壁面側に撥液膜を有するノズル板と、を備え、
前記撥液膜は、含フッ素ヘテロ環状構造を有する構造単位を含むフッ素樹脂を含有し、
前記撥液膜には、前記液体吐出面側において、前記ノズルのエッジ側に向かって膜厚が薄くなる方向に傾斜している斜面領域があり、
前記内壁面側の前記撥液膜の膜厚は、前記液体吐出面側における前記斜面領域以外の領域の前記撥液膜の膜厚の1/10以下であり、
前記液体の15msにおける動的表面張力Aと静的表面張力Bの関係が1.5≦A/B≦2であり、
前記液体の15msにおける動的表面張力Aが25mN/m以上35mN/m以下である
液体を吐出する装置。 - 前記含フッ素ヘテロ環状構造が、エーテル結合を有する請求項1又は2に記載の液体を吐出する装置。
- 前記液体が、水、顔料、及び有機溶剤を含有するインクである請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。
- 前記インクにおいて、固形分のD50粒径が80nm以上、200nm以下である請求項4に記載の液体を吐出する装置。
- 前記撥液膜の下地との界面における前記フッ素樹脂の数平均分子量Cと前記撥液膜の最表面における前記フッ素樹脂の数平均分子量Dの間にC<Dの関係がある請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。
- 前記ノズル板における基材と前記撥液膜とが、シランカップリング剤層を介して密着している請求項1乃至6のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。
- 前記シランカップリング剤層は、アミノ基を有するシランカップリング剤を含む請求項7に記載の液体を吐出する装置。
- 前記撥液膜の前記液体吐出面側の膜厚は、1μm以上3μm以下である請求項1乃至8のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。
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